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Mathematik Lineare Algebra – Eigenwerte und Eigenvektoren

15 KartenMathematikatrio07.10.2026Nur mit Link

Karteikarten zum Thema „Mathematik“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Was definiert einen Eigenwert λ und Eigenvektor v einer Matrix A? · Wie berechnet man…

Karten

15 Karten
STANDARD

Was definiert einen Eigenwert λ und Eigenvektor v einer Matrix A?

Rückseite

Ein Skalar λ ≠ 0 heißt Eigenwert, wenn es einen Vektor v ≠ 0 mit Av = λv gibt; v ist der zugehörige Eigenvektor.

STANDARD

Wie berechnet man die Eigenwerte einer n×n-Matrix A?

Rückseite

Löse das charakteristische Polynom det(A - λI) = 0 nach λ auf; die Nullstellen sind die Eigenwerte.

STANDARD

Was ist der Unterschied zwischen algebraischer und geometrischer Vielfachheit?

Rückseite

Algebraische Vielfachheit: Exponent im charakteristischen Polynom. Geometrische Vielfachheit: Dimension des Eigenraums (Anzahl linear unabhängiger Eigenvektoren).

STANDARD

Wann ist eine Matrix diagonalisierbar?

Rückseite

Genau dann, wenn die Summe der geometrischen Vielfachheiten aller Eigenwerte n beträgt, also eine Basis aus Eigenvektoren existiert.

STANDARD

Was besagt der Spektralsatz für reell symmetrische Matrizen?

Rückseite

Jede symmetrische Matrix ist orthogonal diagonalisierbar: A = QΛQ^T mit orthogonaler Q und reeller Diagonalmatrix Λ der Eigenwerte.

STANDARD

Wie hängen Spur und Determinante mit den Eigenwerten zusammen?

Rückseite

Die Spur equals Summe aller Eigenwerte (mit Vielfachheit), die Determinante equals Produkt aller Eigenwerte.

STANDARD

Wie berechnet man A^k effizient über Diagonalisierung?

Rückseite

Bei A = SDS^{-1} gilt A^k = SD^kS^{-1}; D^k erhält man durch Potenzieren der Diagonaleinträge (Eigenwerte).

STANDARD

Welche Eigenwerte haben obere Dreiecksmatrizen?

Rückseite

Die Diagonaleinträge sind genau die Eigenwerte (mit algebraischer Vielfachheit), da das charakteristische Polynom direkt ablesbar ist.

STANDARD

Was haben ähnliche Matrizen gemeinsam?

Rückseite

Gleiche Eigenwerte mit gleichen algebraischen und geometrischen Vielfachheiten, gleiche Spur, gleiche Determinante, gleiches charakteristisches Polynom.

STANDARD

Wie findet man die Hauptkomponenten bei PCA über Eigenwerte?

Rückseite

Eigenvektoren der Kovarianzmatrix (geordnet nach absteigenden Eigenwerten) geben die Hauptkomponenten; Eigenwerte entsprechen der erklärten Varianz.

STANDARD

Was ist die Jordan-Normalform und wann braucht man sie?

Rückseite

Blockdiagonale Form mit Jordan-Blöcken für nicht diagonalisierbare Matrizen; nötig, wenn geometrische < algebraische Vielfachheit.

STANDARD

Wie funktioniert die Potenzmethode zur numerischen Eigenwertberechnung?

Rückseite

Iteriere x_{k+1} = Ax_k / ||Ax_k||; konvergiert zum Eigenvektor des betragsgrößten Eigenwerts (unter Bedingungen).

STANDARD

Wie verhalten sich Eigenwerte bei Invertierung einer Matrix?

Rückseite

Ist A invertierbar mit Eigenwert λ, dann ist 1/λ Eigenwert von A^{-1} mit demselben Eigenvektor.

STANDARD

Was unterscheidet Singulärwertzerlegung (SVD) von Eigenwertzerlegung?

Rückseite

SVD existiert für jede Matrix (A = UΣV^T), nutzt Singulärwerte (Wurzeln der Eigenwerte von A^TA); Eigenwertzerlegung nur für quadratische, diagonalisierbare Matrizen.

STANDARD

Wann sind Eigenvektoren verschiedener Eigenwerte linear unabhängig?

Rückseite

Eigenvektoren zu paarweise verschiedenen Eigenwerten sind immer linear unabhängig – Beweis über Induktion und lineare Kombination.

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